فهم الاهتزاز الجانبي في الآلات الدوارة
التعريف: ما هو الاهتزاز الجانبي؟
الاهتزاز الجانبي (يُسمى أيضًا الاهتزاز الشعاعي أو الاهتزاز العرضي) يشير إلى حركة عمود دوار عمودي على محور دورانه. ببساطة، هو حركة العمود من جانب إلى جانب أو لأعلى ولأسفل أثناء دورانه. الاهتزاز الجانبي هو النوع الأكثر شيوعًا. اهتزاز في الآلات الدوارة وعادة ما يكون سببها قوى شعاعية مثل عدم التوازن, عدم المحاذاة, ، أعمدة منحنية، أو عيوب في المحمل.
إن فهم الاهتزاز الجانبي أمر أساسي لـ ديناميكيات الدوار لأنه يمثل الوضع الأساسي للاهتزاز بالنسبة لمعظم المعدات الدوارة وهو محور معظم عمليات مراقبة الاهتزاز و موازنة أنشطة.
الاتجاه والقياس
يتم قياس الاهتزاز الجانبي في المستوى العمودي على محور العمود:
نظام الإحداثيات
- الاتجاه الأفقي: الحركة من جانب إلى جانب بالتوازي مع الأرض
- الاتجاه الرأسي: الحركة لأعلى ولأسفل عمودية على الأرض
- الاتجاه الشعاعي: أي اتجاه عمودي على محور العمود (مزيج من الأفقي والرأسي)
مواقع القياس
يتم قياس الاهتزاز الجانبي عادة عند:
- أغلفة المحمل: استخدام مقاييس التسارع أو محولات السرعة المثبتة على أغطية المحامل أو القواعد
- سطح العمود: استخدام مجسات القرب غير التلامسية لقياس حركة العمود المباشرة
- توجهات متعددة: توفر القياسات في الاتجاهين الأفقي والرأسي صورة كاملة للحركة الجانبية
الأسباب الرئيسية للاهتزاز الجانبي
يمكن أن ينشأ الاهتزاز الجانبي من مصادر عديدة، حيث ينتج كل منها توقيعات اهتزازية مميزة:
1. عدم التوازن (الأكثر شيوعًا)
عدم التوازن هو السبب الأكثر شيوعًا للاهتزاز الجانبي. يُولّد توزيع الكتلة غير المتماثل قوة طرد مركزي دوارة تُنتج:
- تردد الاهتزاز 1X (مرة واحدة لكل دورة)
- مستقر نسبيا مرحلة علاقة
- السعة تتناسب مع مربع السرعة
- دائرية أو بيضاوية مدار العمود
2. عدم المحاذاة
عدم محاذاة العمود بين الآلات المقترنة يخلق قوى جانبية:
- اهتزاز أساسي 2X (مرتين لكل دورة)
- يمكن أيضًا إثارة التوافقيات 1X وأعلى
- غالبًا ما يظهر مكونًا محوريًا مرتفعًا أيضًا
- تختلف العلاقات الطورية عن عدم التوازن
3. العمود المنحني أو المنحني
يؤدي العمود المنحني أو المنحني بشكل دائم إلى خلق انحراف هندسي:
- اهتزاز 1X قد يبدو مشابهًا لعدم التوازن
- اهتزاز عالي حتى عند سرعات الدوران البطيئة
- من الصعب تصحيحه بالموازنة وحدها
4. عيوب المحمل
محمل العنصر المتدحرج العيوب تنتج اهتزازًا جانبيًا مميزًا:
- المكونات عالية التردد (تحمل ترددات الخطأ)
- تم تعديله بواسطة الترددات المنخفضة مما أدى إلى إنشاء أشرطة جانبية
- غالبا ما يتطلب تحليل الغلاف للكشف
5. الارتخاء الميكانيكي
تؤدي المحامل أو الأساسات أو مسامير التثبيت السائبة إلى:
- التوافقيات المتعددة (1X، 2X، 3X، إلخ.)
- الاستجابة غير الخطية للإجبار
- اهتزاز غير منتظم أو غير مستقر
6. احتكاك الدوار والثابت
يؤدي الاتصال بين الأجزاء الدوارة والثابتة إلى:
- المكونات الفرعية المتزامنة
- تغيرات مفاجئة في سعة الاهتزاز والطور
- الانحناء الحراري المحتمل
الاهتزاز الجانبي مقابل أنواع الاهتزاز الأخرى
يمكن أن تتعرض الآلات الدوارة للاهتزاز في ثلاثة اتجاهات رئيسية:
الاهتزاز الجانبي (الشعاعي)
- اتجاه: عمودي على محور العمود
- الأسباب النموذجية: عدم التوازن، سوء المحاذاة، انحناء العمود، عيوب المحمل
- قياس: أجهزة قياس التسارع أو أجهزة استشعار السرعة على أغلفة المحمل؛ مجسات القرب على العمود
- هيمنة: عادةً ما يكون مكون الاهتزاز ذو السعة الأكبر
الاهتزاز المحوري
- اتجاه: موازية لمحور العمود
- الأسباب النموذجية: عدم المحاذاة، مشاكل في المحمل الدفعي، مشاكل في سير العملية
- قياس: مقاييس التسارع مثبتة محوريًا
- هيمنة: عادةً ما تكون السعة أقل من السعة الجانبية، ولكنها تشخيصية لبعض الأخطاء
الاهتزاز الالتوائي
- اتجاه: حركة الالتواء حول محور العمود
- الأسباب النموذجية: مشاكل في شبكة التروس، مشاكل كهربائية في المحرك، مشاكل في الاقتران
- قياس: يتطلب أجهزة استشعار اهتزاز الالتواء المتخصصة أو مقاييس الانفعال
- هيمنة: عادة ما تكون صغيرة ولكنها قد تسبب فشل التعب
أوضاع الاهتزاز الجانبي والسرعات الحرجة
في ديناميكيات الدوار, ، تصف أوضاع الاهتزاز الجانبية أنماط الانحراف المميزة للعمود:
الوضع الجانبي الأول
- شكل الانحناء البسيط (قوس واحد أو قوس)
- أدنى تردد طبيعي
- الأكثر إثارة بسهولة بسبب عدم التوازن
- أولاً السرعة الحرجة يتوافق مع هذا الوضع
الوضع الجانبي الثاني
- انحراف على شكل حرف S بنقطة عقدة واحدة
- تردد طبيعي أعلى
- السرعة الحرجة الثانية
- مهم ل دوارات مرنة
الأوضاع الجانبية العليا
- أشكال معقدة بشكل متزايد مع عقد متعددة
- ينطبق فقط على الدوارات عالية السرعة أو شديدة المرونة
- قد يتم إثارته عن طريق مرور الشفرة أو إثارة أخرى عالية التردد
القياس والمراقبة
معلمات القياس
يتميز الاهتزاز الجانبي بالعديد من المعلمات:
- السعة: حجم الحركة، مقاسًا بالإزاحة (ميكرومتر، ميل)، أو السرعة (مم/ثانية، بوصة/ثانية)، أو التسارع (جم، م/ثانية²)
- تكرار: عادةً ما تكون سرعة التشغيل 1X للاهتزازات التي يهيمن عليها عدم التوازن، ولكن يمكن أن تشمل التوافقيات والترددات الأخرى
- مرحلة: توقيت الإزاحة القصوى بالنسبة لعلامة مرجعية على العمود
- مدار: المسار الفعلي الذي يتتبعه مركز العمود كما يُرى من النهاية
معايير القياس
توفر المعايير الدولية إرشادات لمستويات الاهتزاز الجانبي المقبولة:
- سلسلة ISO 20816: حدود الاهتزاز لأنواع مختلفة من الآلات بناءً على سرعة RMS
- API 610، 617، 684: المعايير الخاصة بالصناعة للمضخات والضواغط وديناميكيات الدوار
- مناطق الخطورة: تحديد مستويات القبول والحذر والإنذار بناءً على نوع المعدات وحجمها
السيطرة والتخفيف
Balancing
Balancing هي الطريقة الأساسية لتقليل الاهتزاز الجانبي الناتج عن عدم التوازن:
- موازنة المستوى الواحد للدوارات من نوع القرص
- موازنة المستويين لمعظم الدوارات الصناعية
- موازنة الأنماط للدوارات المرنة التي تعمل بسرعات أعلى من السرعات الحرجة
تنسيق
يؤدي محاذاة العمود بدقة إلى تقليل القوى الجانبية الناتجة عن عدم المحاذاة:
- أدوات محاذاة الليزر لتحديد موضع العمود بدقة
- اعتبارات النمو الحراري في إجراءات المحاذاة
- تصحيح القدم الناعمة قبل المحاذاة
التخميد
التخميد يتحكم في سعة الاهتزاز الجانبي، وخاصة عند السرعات الحرجة:
- توفر محامل الفيلم السائل تخميدًا كبيرًا
- مخمدات غشاء الضغط لمزيد من التحكم
- معالجات تخميد هيكل الدعم
تعديل الصلابة
يؤدي تغيير صلابة النظام إلى تحركات بسرعات حرجة:
- يؤدي زيادة قطر العمود إلى زيادة السرعات الحرجة
- يؤدي تقليل امتداد المحمل إلى زيادة السرعة الحرجة الأولى
- يؤثر تقوية الأساس على استجابة النظام الشاملة
الأهمية التشخيصية
يعد تحليل الاهتزاز الجانبي حجر الأساس في تشخيص الآلات:
- الأكثر رواجًا: يكشف رصد الاهتزاز الجانبي بمرور الوقت عن وجود مشاكل متطورة
- تحديد الخطأ: تردد الاهتزاز والنمط يحددان أنواع الأعطال المحددة
- تقييم الخطورة: تشير السعة مقارنة بالمعايير إلى شدة المشكلة
- التحقق من التوازن: يؤكد تقليل الاهتزاز الجانبي على نجاح التوازن
- الصيانة القائمة على الحالة: مستويات الاهتزاز تؤدي إلى إجراءات الصيانة
إن الإدارة الفعالة للاهتزازات الجانبية ضرورية للتشغيل الموثوق به وطويل الأمد للآلات الدوارة، مما يجعلها محورًا أساسيًا لبرامج مراقبة الاهتزازات واستراتيجيات الصيانة التنبؤية واعتبارات تصميم ديناميكيات الدوار.
EN 
AR 
AZ 
BG 
ZH 
HR 
CS 
DA 
NL 
ET 
FI 
FR 
DE 
KA 
EL 
HE 
HI 
HU 
ID 
IT 
JA 
KO 
LV 
LT 
MS 
NB 
FA 
PL 
PT_BR 
PT 
RO 
SR 
SK 
SL 
ES 
SV 
TH 
TR 
UR 
UK 
VI 